JP2008005502A - データ伝送方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】システム性能を向上させるとともに、データ伝送レートを低下させないデータ伝送方法、データ伝送装置及び技術方式を提供する。
【解決手段】データ伝送方法は、互いに直交する８つの基本コードワードを選択し、前記各基本コードワードがそれぞれ一つの基本コードワード部分集合を形成し、送信データのトレリス符号化出力に対応して基本コードワード部分集合が一意に設定され、さらに２つの異なる位相値と，４つの異なる位相部分集合が設定され、送信データのトレリス符号化出力に対応して前記位相部分集合が一意に設定され、同時に直列/並列変換により得られた送信データの一部と前記位相値との対応関係が設定される。
【選択図】図９

Description

本発明は、データ伝送技術分野に関わり、具体的には、ＣＣＫ，（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｃｏｄｅ Ｋｅｙｉｎｇ）技術を採用するあらゆるネットワークに適用できるデータ送信方法および装置に関する。

ＣＣＫ技術とは、相補コードシーケンスによる軟拡散（Ｓｏｆｔ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）技術であり、非常に柔軟な拡散率を有する。相補コードシーケンスは、たとえば対称性、優れた自己相関特性及び相互相関特性など優れた特性を多く有しており、且つ相補コードシーケンスは、多進法拡散シーケンスであり、同じコードチップの長さの場合、相補コードシーケンスの取り得る数は実数拡散シーケンスの数よりはるかに大きい。したがって、相補コードシーケンスに基づいたＣＣＫ技術は、高いデータ伝送速度を提供することができ、しかも、チャネルフェージングとノイズに抵抗する優れた性能を有する。

ＣＣＫ技術は、優れた特性を有するため、広く注目されている。現在、ＣＣＫ技術は、無線ＬＡＮ基準ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂにより採用されており、将来のモバイルユビキタスネットワーク（Ｍｏｂｉｌｅ Ｕｂｉｑｕｉｔｏｕｓ Ｎｅｔｗｏｒｋ）にも広く応用される可能性がある。

現在ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準に応用されるＣＣＫ技術については、コードチップの長さが８である相補コードシーケンスを採用しており、各コードチップは

の４つの値をとる。位相回転が加わっていない相補コードシーケンスから構成される集合を基本コードワード集合と呼び、基本コードワードに異なる位相回転を加えて得られたコードワードから構成される集合をフルコードワード集合と呼ぶ。ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準に採用される基本コードワード集合は、公式（１）を用いて算出した相補コードシーケンスの集合である。

そのうち、

は、入力パラメータであり、それぞれ４つの値、すなわち

の値を取るため、該基本コードワード集合には、４×４×４=６４個のコードワードが含まれる。該基本コードワード集合をＣＣＫ６４とする。

ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準で採用するフルコードワード集合を得るために、位相を用いて、ＣＣＫ６４の各基本コードワードを回転させることが必要である。位相の値は、

の４つの値を取るので、フルコードワード集合に含まれるコードワードの数は、ＣＣＫ６４の４倍であり、すなわち、４×６４=２５６個のコードワードを含む。該フルコードワード集合をＣＣＫ２５６とする。図１においては、ＣＣＫ６４とＣＣＫ２５６との関係が示されている。図２においては、該２つの集合のコードワード生成方法が示されている。

上記基本コードワード集合とフルコードワード集合に基づいて、ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準は、２つのＣＣＫ伝送方式を提供し、それぞれ、５.５Ｍｂｐｓと１１Ｍｂｐｓのデータ伝送レートを実現するために用いられる。該２つの方式をＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式とし、以下、それぞれ具体的に説明する。

ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式においては、最終的に出力するコードワードを送信機で設定する必要があり、該コードワードはフルコードワード集合に属する。該送信機の構成を図４に示す。その具体的な動作プロセスは、以下のようである。まず、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行って、４列の並列する入力であるｄ０、ｄ１、ｄ２及びｄ３を取得する。次に、ｄ２及びｄ３を利用し、公式（２）を用いて

を算出する。第三に、さらに、ｄ０及びｄ１を利用し、表１を用いて位相の値を取得する。さらに、

の値に基づいて、公式（１）を用いて、今回伝送に用いられる基本コードワードを算出する。最後に、取得した位相値を用いて、算出した基本コードワードを回転させることにより、最終の出力コードワードを取得する。

該ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式に係る送信機は、取得した

の値に基づいて、公式（１）を用いて、今回伝送に用いられる基本コードワードを算出する必要がある。公式（２）から分かるように、基本コードワードは全部で４つであり、すなわち、本方式の基本コードワード集合を構成しており、該４つの基本コードワードに対して、それぞれ４種類の位相を用いて回転させることにより、１６個のコードワードを取得することができ、該１６個のコードワードは本方式のフルコードワード集合の部分集合となっている。本方式において採用する基本コードワード集合及びフルコードワード集合は、それぞれ、ＣＣＫ６４、ＣＣＫ２５６の部分集合であり、その関係を図３に示す。

ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式については、図５に、最終的に出力するコードワードを取得する送信機の構成を示している。該送信機の具体的な動作プロセスは、以下のようである。まず、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行って、８列の並列する入力であるｄ０〜ｄ７を取得する。次に、ｄ０〜ｄ７を、ｄ０ｄ１、ｄ２ｄ３、ｄ４ｄ５、ｄ６ｄ７の四組に分け、表２を用いて位相、

の値を取得する。そして、

の値に基づき、公式（１）を用いて、今回伝送に用いられる基本コードワードを算出する。最後に、位相の値を用いて、該基本コードワードを回転させることにより、最終の出力コードワードを取得する。

該ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式に係る送信機も、同様に、取得した

の値に基づき、公式（１）を用いて、今回伝送に用いられる基本コードワードを算出する必要がある。

がそれぞれ４つの値を取るため、算出した基本コードワードは、６４個あり、すなわち、構成する基本コードワード集合はＣＣＫ６４である。該６４個の基本コードワードに対して、４つの位相を用いて回転させることにより、２５６個のコードワードを取得ことができ、すなわち、構成するフルコードワード集合はＣＣＫ２５６である。

上記２つの方式について、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式に係る基本コードワード集合は互いに直交、すなわち基本コードワードの相関行列において、対角線上のみにゼロではない要素を有する。一方、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式に係る基本コードワード集合は非直交、すなわち基本コードワードの相関行列において、非対角線上にもゼロではない要素を有する。該２つの方式の相関行列を図６に示す。ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式に対して、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式は、送信側の基本コードワードの非直交性のため、システムは小さいユークリッド距離を有している。ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式におけるシステムの最小ユークリッド距離が１６であるに対して、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式におけるシステムの最小ユークリッド距離は８しかない。最小ユークリッド距離がシステムの誤り率性能を決定するので、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式における誤り率は、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式における誤り率よりはるかに大きい。

ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式の性能を向上させるため、すなわち、システムの誤り率を低下させるため、業界においては、トレリス符号化を結合させたＴＣＣＳ（Ｔｒｅｌｌｉｓ−ｃｏｄｅｄ ＣＣＫ Ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）技術が提案されている。該ＴＣＣＳ技術は、２つの重要な思想を有しており、すなわち、コードワード集合に対して直交の分割を行うことと、送信機がトレリス符号化の拡散構成を採用することである。

まず、コードワード集合に対する分割を説明する。ＴＣＣＳ技術において、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式における基本コードワード集合、即ちＣＣＫ６４を８つの基本コードワード部分集合に分割し、各基本コードワード部分集合には、８つの互いに直交するコードワードを含む。分割して得た各基本コードワード部分集合に対して、４つの位相による回転を行うことにより、ＴＣＣＳのフルコードワード部分集合を取得することができる。上記から分かるように、ＴＣＣＳ技術において、８つのフルコードワード部分集合を含み、各フルコードワード部分集合は一つの基本コードワード部分集合に対応し、各基本コードワード部分集合は、８つの直交するコードワードを含むので、各フルコードワード部分集合は、３２個のコードワードを含み、且つ、ＴＣＣＳ技術のフルコードワード集合は、すべてで２５６個のコードワードを含む。ＴＣＣＳとＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式のコードワード集合の関係を図７に示す。

次に、トレリス符号化拡散構成を採用する送信機を説明する。該送信機の構成は、図８に示すように、コードワード生成時に、典型なトレリス符号化変調構成を採用しており、すなわち、「トレリス符号化+部分集合選択+部分集合のコードワード選択」を採用する。該送信機の動作プロセスは、以下のようである。まず、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行って、ｄ５、ｄ２ｄ３ｄ４及びｄ０ｄ１の3列の並列データストリームを得る。次に、ｄ５に対してトレリス符号化を行い、すなわち、畳み込み符号化を行い、符号化器の出力を利用して、フルコードワード部分集合

を選択する。その後、ｄ２ｄ３ｄ４及びｄ０ｄ１に基づいてコードワードに対して行った処理を、該フルコードワード部分集合

のコードワードに対して行う。具体的に、ｄ２ｄ３ｄ４に基づいて、

に含まれる基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、ｄ０ｄ１を基づいて、

の４つの位相値から一つの値を選択し、さらに、該位相値を利用し、ｄ２ｄ３ｄ４に基づいて、選択された基本コードワードを回転させることにより、最後の出力コードワードを得る。

ＴＣＣＳ方式がシステム性能を向上できるのは、本方式において、基本コードワード集合に対して直交分割を行って、各基本コードワード部分集合のコードワードを互いに直交させることで、部分集合のコードワードのユークリッド距離が一定の閾値より大きいように保証し、また、トレリス符号化とＣＣＫとを結合させて、異なる送信時刻に採用されるコードワード間に相関性を持たせ、これにより異なる送信シーケンス間のユークリッド距離を増大させたからである。送信側においてシステムのユークリッド距離を増大させたため、受信側においてシーケンス検出を行う際に、トレリスによるビタビ（Ｖｉｔｅｒｂｉ）復号アルゴリズムを採用することにより、該ユークリッド距離を充分に利用することができるので、システム性能を向上させ、すなわち、誤り率を低下させた。

しかし、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式に比べ、ＴＣＣＳ方式はシステム性能を向上することができるが、トレリス符号化を導入したため、データレートは低下する。たとえば、ＴＣＣＳ方式において、符号化レートが１/３のトレリス符号化を採用する場合、システムデータレートは８.２５Ｍｂｐｓに低下することになる。ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式により提供する１１Ｍｂｐｓのデータレートに比べ、ＴＣＣＳ方式のデータレートは２５％低下した。また、該データレートは、下記公式（３）を用いて算出できる。

また、ＴＣＣＳ方式においては、基本コードワード集合を分割して、直交する基本コードワード部分集合を取得する方式を採用したが、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式における基本コードワード集合は、すでに直交しているので、該ＴＣＣＳ方式は、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式の性能を向上させることができない。

以上をまとめると、現在のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式は、ともに最大限度にシステム性能を向上させることができない。ＴＣＣＳ方式は、ＣＣＫ１１Ｍｂｐｓ方式におけるシステム性能が低い問題を解決することができる一方、システムのデータレートを低下させた。

上記問題に鑑みて、本発明が解決しようとする主な問題は、システム性能を向上させるとともに、データ伝送レートを低下させないデータ伝送方法を提供することである。

また、本発明は、データ伝送装置を提供する。

上記問題を解決するために、本発明は下記技術方式を提供する。

本発明のデータ伝送方法において、
互いに直交する８つの基本コードワードを選択し、前記各基本コードワードがそれぞれ一つの基本コードワード部分集合を形成し、送信データのトレリス符号化出力に対応して基本コードワード部分集合が一意に設定され、
さらに２つの異なる位相値と，４つの異なる位相部分集合が設定され、送信データのトレリス符号化出力に対応して前記位相部分集合が一意に設定され、同時に直列/並列変換により得られた送信データの一部と前記位相値との対応関係が設定され、
該方法は、さらに、
データ送信側において、入力された直列データに対して直列/並列変換を行うことにより、４列の並列データを取得し、さらに、該４列のデータ列を２組に分けるステップａと、
そのうちの１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、８つの基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、もう１組のデータのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、４つの位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、該組のもう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して一つの位相値を選択するステップｂと、
選択された前記位相値は，前記位相部分集合における位相点を特定するのに利用され、前記位相点を用いて選択された基本コードワード部分集合のコードワードを回転させることにより、出力コードワードを取得し、さらに、上記出力コードワードをデータ受信側へ送信するステップｃとを含む。

上記互いに直交する８つの基本コードワードを選択することは、ＣＣＫ６４から８つの直交する基本コードワードを任意に選択することである。

上記互いに直交し、それぞれが一つの基本コードワード部分集合を構成する８つの基本コードワードを選択する処理は、ＣＣＫ６４を８つの部分集合に分割し、分割して得た上記８つの部分集合から一つの部分集合を選択し、該部分集合の８つの基本コードワードを８つの基本コードワード部分集合に分割することである。

２つの異なる位相値を含み、且つそれぞれが異なる位相部分集合を４つ設定する処理は、位相値がそれぞれ異なる８つの位相を含む位相集合を設定し、そして、上記位相集合を分割して４つの位相部分集合を得ることである。

各上記位相部分集合における２つの位相値の差はπである。

上記８つの値の位相集合は、

である。

該方法は、さらに、データ受信側において、上記コードワードと位相のトレリスを一つの仮想トレリスに等価させ、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出するステップｄを含み、そのうち、仮想トレリスの状態は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態の組み合わせを示すことができ、且つ仮想トレリスの分枝は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態遷移を示すことができる。

上記ステップｄにおいて、上記データ受信側において、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出することは、計算を通じて、仮想トレリスのすべての分枝の分枝メトリックを求めることであり、
上記ステップｄにおいて、さらに、仮想トレリスにおける、計算する必要のある６４個の分枝を標記し、且つ、該６４個の分枝のみのメトリックを計算し、該６４個の分枝のメトリックにより、その他の分枝のメトリックを得ることを含む。

本発明のデータ伝送装置には、８つの基本コードワード部分集合が設定されており、各基本コードワード部分集合は一つの基本コードワードを含み、且つ、該８つの基本コードワード部分集合のすべての基本コードワードは互いに直交し、さらに送信データのトレリス符号化出力と基本コードワード部分集合との対応関係が設定されており、さらに、該装置には、４つの位相部分集合が設定されており、各位相部分集合は２つの異なる位相値を含み、且つ、すべての位相部分集合がそれぞれ異なっており、さらに送信データのトレリス符号化出力と位相部分集合との対応関係、及び直列/並列変換により得た並列データと位相部分集合の該当位相値との対応関係が設定されており、
該装置は、送信機をさらに備えており、上記送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールをさらに備え、そのうち、
データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、４列の並行データを取得し、上記並行データを２組に分けて入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信し、
入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、そのうちの１組のデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、また、もう一組のデータのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合及び位相値をコードワード処理モジュールへ送信し、
コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワード部分集合のコードワードを回転させることにより出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力する。

上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとを含み、そのうち、
外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された１組のデータを受信し、該組のデータに対してトレリス符号化を行い、 上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合をコードワード処理モジュールへ出力し、
内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信されたもう１組のデータを受信し、該組データのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された位相値をコードワード処理モジュールへ送信する。

本発明のもう一つのデータ伝送方法において、４つの値の位相集合を設定し、
さらに、一つ以上のコードワード集合を設定し、各コードワード集合は、２５６個のコードワードを含み、すべての集合におけるコードワードはそれぞれ異なり、且つ、各集合は、基本コードワード集合の分割を行うことができ、さらに、コードワード集合とトレリス符号化出力との対応関係、コードワード集合を分割して得られた基本コードワード部分集合とトレリス符号化出力との対応関係、及び直列/並列変換により得られた並列データと基本コードワード部分集合の基本コードワードとの対応関係を設定し、
該データ伝送方法は、さらに、
データ送信側において、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、８列の並列データを取得し、そのうちの一つのデータを第１組のデータとし、残り7つのデータを第２組のデータとするステップAと、
第１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、第２組の２つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、選択されたコードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組における残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、さらに、第２組における最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択するステップＢと、
選択された位相を利用して、選択された基本コードワードを回転させることにより、最後の出力コードワードを取得し、該出力コードワードをデータ受信側へ送信するステップＣとを含む。

上記４つの値の位相集合は、

である。

上記一つ以上のコードワード集合を設定することは、４つのコードワード集合を設定することである。

設定されるコードワード集合は、以下の２つの公式

を利用して求め、
ここで、

は、入力パラメータである。

該方法は、さらに、
データ受信側において、上記コードワードと位相のトレリスを一つの仮想トレリスに等価させ、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出するステップＤを含み、そのうち、得られた仮想トレリスの状態は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態の組み合わせを示すことができ、且つ仮想トレリスの分枝は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態遷移を示すことができる。

上記ステップＤにおいて、上記データ受信側は、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出することは、計算を通じて、前記仮想トレリスのすべての分枝の分枝メトリックを求めることであり、
上記ステップＤは、さらに、仮想トレリスにおいて、計算する必要のある１０２４個の分枝を標記し、且つ、該１０２４個の分枝のみのメトリックを計算し、該１０２４個の分枝のメトリックにより、その他の分枝のメトリックを得ることを含む。

本発明のもう一つのデータ伝送装置において、
４つの値の位相集合が設定されており、さらに、一つ以上のコードワード集合が設定されており、各コードワード集合は、２５６個のコードワードを含み、すべての集合におけるコードワードはそれぞれ異なり、且つ、各集合は、基本コードワード集合の分割を行うことができ、さらに、コードワード集合とトレリス符号化出力との対応関係、コードワード集合を分割して得られた基本コードワード部分集合とトレリス符号化出力との対応関係、及び直列/並列変換により得られた並列データと基本コードワード部分集合の基本コードワードとの対応関係が設定されており、
該装置は、送信機をさらに備え、上記送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールをさらに備え、そのうち、
データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、８列の並列データを取得し、そのうちの一つのデータを第１組のデータとし、残り７つのデータを第２組のデータとし、さらに上記２組のデータを入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信し、
入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、第１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、第２組の2つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、選択されたコードワードを分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された基本コードワード及び位相をコードワード処理モジュールへ送信し、
コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワードを回転させることにより、出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力する。

上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとを含み、そのうち、
外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第１組のデータを受信し、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、さらに、選択されたコードワード集合を内部トレリス符号化モジュールへ送信し、
内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第２組のデータ及び外部トレリス符号化モジュールから送信されたコードワード集合を受信し、第２組の２つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、上記コードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された位相及び基本コードワードをコードワード処理モジュールへ送信する。

本発明で提出した方式の有効性を証明するために、本発明において提出した２つの伝送方式に対してシミュレーションを行い、さらに該シミュレーション結果と従来の伝送方式のシミュレーション結果とを比較する。

本発明に係る方式のシミュレーション設定は下記となる。レイリー（Ｒａｙｌｅｉｇｈ）ブロックフェージングチャネルを採用し、すなわち、チャネル応答が各データパケットにおいて一定であり、異なるデータパケットにおいてランダムに変化する。メディア制御サブレイヤロードの長さは、データパケットロード長さと制御パケットロード長さを含み、データパケットロード長さは８０００ビットであり、制御パケットロード長さは１６０ビットである。ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準と同じのパケット構造を採用し、ずなわち、プリアンブル、物理層ヘッダ及びメディア制御サブレイヤロードを含み、そのうち、プリアンブルの長さは１４４ビットであり、物理層ヘッダの長さは４８ビットである。パケット誤り率と周波数利用効率の２つの指標に対して、シミュレーション分析を行う。

図１６と図１７は、ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準におけるＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）のパケット誤り率性能のシミュレーション結果を示す。そのうち、図１６においては、データパケットの誤り率性能を比較している。シミュレーション結果から分かるように、本発明の方式（１）は、約３〜４ｄＢの性能ゲインを得ることができ、すなわち、より優れた性能を取得することができる。図１７においては、制御パケットの誤り率性能を比較している。シミュレーション結果から分かるように、本発明の方式（１）においては、制御パケットに対しても、約３〜４ｄＢの性能ゲインを得ることができる。

図１８は、ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準におけるＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）の周波数利用効率のシミュレーション結果を示す。具体的に、図１８においては、データパケットを採用する場合の２つの方式の周波数利用効率を比較している。シミュレーション結果から分かるように、本発明の方式（１）は、さらに高い周波数利用効率を取得することができる。周波数利用効率とデータレートとの関係は、下記公式に示すように、伝送帯域幅はチップレートにより決定されるので、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）について、その伝送帯域幅は、ともに１１ＭＨｚであり、そのため周波数利用効率が高いほど、システムの有効データレートが高くなる。

図１９と図２０は、ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準におけるＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式、ＴＣＣＳ方式及び本発明の方式（２）のパケット誤り率性能のシミュレーション結果を示す。そのうち、図１９においては、データパケットの誤り率性能を比較し、図２０においては、制御パケットの誤り率性能を比較している。図１９及び図２０のシミュレーション結果から分かるように、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式に比べ、本発明の方式（２）は、約３〜４ｄＢの性能ゲインを取得することができ、ＴＣＣＳ方式に比べ、本発明の方式（２）は、ＴＣＣＳ方式に非常に近い性能を取得することができる。

図２１は、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式、ＴＣＣＳ方式及び本発明の方式（２）の周波数利用効率のシミュレーション結果を示す。図２１において、具体的に、データパケットを採用する場合の３つの方式の周波数利用効率を比較している。シミュレーション結果から分かるように、本発明の方式（２）は、一番高い周波数利用効率を取得することができ、すなわち、本発明の方式（２）は、一番高い有効データレートを有する。

公式（４）の計算によると、ＩＥＥＥ ８０２.１１ｂ基準におけるＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式に採用されるコードワードの最小ユークリッド距離、つまり、システムのユークリッド距離が１６であることが分かる。しかしながら、ＣＣＫ ５．５Ｍｂｐｓ方式において採用される相補コードシーケンスの長さは８であり、公式（５）の計算によると、長さが８の相補コードシーケンスの実現できるユークリッド距離は最多で３２であることが分かる。上記から、ＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式におけるコードワード集合のユークリッド距離が、達することのできる最大値まで達していないことが分かる。

したがって、本発明の方式（１）の主要思想は、送信側において新たな伝送方式を設計することで、ユークリッド距離を増大させ、さらに、受信側においてビタビアルゴリズムを利用して、シーケンス検出を行うことにより、データレートが５.５Ｍｂｐｓのシステムの性能を向上させることである。また、ユークリッド距離の特性に基づいて、コードワード間に負相関性を導入することにより、コードワード間のユークリッド距離を増加させることができる。

次に、図面及び具体的な実施形態を参照しながら、本発明の方式（１）を具体的に説明する。

システムのユークリッド距離が３２に達することを保証するために、基本コードワード部分集合と位相部分集合とを選択し、さらに合理的に分割することが必要である。

基本コードワード部分集合について、８つの互いに直交する基本コードワードを選択し、各基本コードワードが一つの基本コードワード部分集合を構成する。以下、基本コードワード部分集合の選択と分割方法の例について説明する。まず、ＣＣＫ６４から８つの互いに直交する基本コードワードを選択し、該８つの基本コードワードは一つの集合を構成する。該選択方法において、ＣＣＫ６４から８つの直交する基本コードワードを任意に選択してもよいし、ＣＣＫ６４を分割してもよい。分割して得られた各部分集合の基本コードワードが互いに直交するので、分割して得られた部分集合から任意に一つを選択し、そして、選択された集合を分割して、８つの基本コードワード部分集合を得る。このようにして、図９に示すように、基本コードワード部分集合ごとは一つのコードワードのみを含むことになる。該集合におけるすべてのコードワードが互いに直交するので、分割後の異なる基本コードワード部分集合間の最小ユークリッド距離は、１６以上である。基本コードワードの８つの基本コードワード部分集合を取得した後、送信機が符号化器の出力に基づいて一つの基本コードワード部分集合を選択するように、該８つの基本コードワード部分集合と符号化器のトレリス符号化出力との対応関係を設定することが必要である。該処理により、並列分枝間のユークリッド距離を増大させることができる。

位相部分集合について、4つの位相部分集合を設定する必要がある。各位相部分集合は、2つの異なる位相値を含み、且つ、すべての位相部分集合はそれぞれ異なるべきである。該処理によっても、並列分枝間のユークリッド距離を増大させることができる。下記は、具体的な位相部分集合の選択と分割方法である。従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式においては、

の4つの値の位相集合が採用されているが、本方式においては、該集合を、

の8つの値の位相集合に増大させる。そして、該8つの値の位相集合を4つの部分集合に分割し、図１０に示すように、各部分集合は、2つの位相値を含み、かつ、この2つの位相値間の差はπである。また、該位相集合は、その他の位相値の集合であってもよい。各部分集合がそれぞれ異なり、4つの部分集合に分割でき、且つ、各部分集合における2つの位相値が異なればよい。もちろん、各部分集合における2つの位相値の差がπに達することができる場合、位相差がπの2つの位相が同一コードワードを回転させることにより負相関性が最も強い2つのコードワードを得ることができ、しかも、負相関性の2つのコードワード間のユークリッド距離は、相関しない及び正相関時より大きいため、並列分枝間のユークリッド距離をさらに増大させることができる。位相の4つの部分集合を取得した後、送信機が符号化器のトレリス符号化出力に基づいて一つの位相部分集合を選択するように、該4つの位相部分集合と符号化器出力との対応関係を設定することが必要である。さらに、送信機が並列データに基づいて一つの位相値を選択するように、位相部分集合の位相値と直列/並列変換により得られた並列データとの対応関係を設定することが必要である。

上記基本コードワード部分集合及び位相集合分割の効果を充分に享有するために、本発明の方式（１）においては、図１１に示すような入れ子式のトレリス符号化ＣＣＫの送信機構成を設計した。該送信機は、内部トレリス符号化構成及び外部トレリス符号化構成を含み、内部トレリス符号化構成は位相の選択に用いられ、外部トレリス符号化構成は基本コードワードの選択に用いられる。

次に、データ送信側における送信機の処理フローを具体的に説明する。

ステップAにおいて、送信機は、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより４列の並列データを取得し、そのうちのｄ０ｄ１を１組とし、ｄ２ｄ３を１組とする。

ステップBにおいて、ｄ２ｄ３に対してトレリス符号化を行い、符号化器の出力を利用して、予め設定された基本コードワード部分集合と符号化器出力との対応関係から、一つの基本コードワード部分集合

を選択する。

各基本コードワード部分集合が一つの基本コードワードのみを含むので、一つの基本コードワード部分集合を選択することで、 基本コードワードも選択されることになる。

また、異なる送信タイミングに送信された基本コードワード部分集合は、ｄ２ｄ３に対して符号化を行った後の出力により決定され、トレリス符号化の符号化器が、記憶性を有するので、異なる送信タイミングに送信されたコードワード間に、相関性を有する。該相関性は、コードワードシーケンス間のユークリッド距離を増大させることができる。

ステップCにおいて、d０に対してトレリス符号化を行い、符号化器の出力を利用して、予め設定された符号化器出力と位相部分集合との対応関係から、一つの位相部分集合

を選択する。

ステップDにおいて、ｄ１及び予め設定された並列データと位相値との対応関係に基づいて、選定された位相部分集合

から一つの位相値を選択する。

ステップEにおいて、ステップDで選択された位相値を利用して、ステップBで選択された基本コードワード部分集合

の基本コードワードを回転させることにより、最後の出力コードワードを取得し、該出力コードワードをデータ受信側へ送信する。

図１１に示すように、該装置に含まれる送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールによって上記処理を実現することができる。具体的に、これらのモジュールは、それぞれ下記処理を行う。

データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより４列の並列データを取得し、上記並列データを２組に分けて、入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信する。

入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、そのうちの１組のデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、また、もう一組の一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合及び位相値をコードワード処理モジュールへ出力する。

コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワード部分集合のコードワードを回転させることにより出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力する。

図１１から分かるように、上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとをさらに含み、そのうち、
外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された１組のデータを受信し、該組のデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合をコードワード処理モジュールへ出力し、
内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信されたもう１組のデータを受信し、該組の一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された位相値をコードワード処理モジュールへ出力する。

データ受信側において、データ送信側から送信された出力コードワードを受信した後、ビタビアルゴリズムを採用してそれに対して検出を行う。しかし、ビタビアルゴリズムが単一のトレリス検出に適合するに対して、本発明の方式（１）におけるコードワードと位相は、2つのトレリスに対応するので、受信側において、検出を行う前に、該入れ子式のトレリスを等価させる必要がある。

具体的に、本方式のコードワードと位相に対応する2つのトレリスは、図１２に示すように、外部コードワードトレリスは、８状態のトレリスであり、並列分枝数は１であり、すなわち、各線は一つの並列分枝を示し、内部位相トレリスは、４状態のトレリスであり、並列分枝数は２であり、本発明の方式（１）における受信側は、この2つのトレリスを合併して一つの等価仮想トレリスとする。すなわち、１）等価仮想トレリスの状態は、取り得るすべての2つのトレリス上の状態の組み合わせを示すことができる。２）等価仮想トレリスの分枝は、取り得るすべての2つのトレリス上の状態遷移を示すことができる。具体的に、aで外部コードワードトレリスの状態を示し、bで内部位相トレリスの状態を示し、aとbの組み合わせで等価トレリスの状態を示し、そして、分枝を採用して、状態遷移の可能性のある状態を繋がることにより、等価トレリスを得ることができる。該等価トレリスは、図１３に示すように、３２個の状態を含むトレリスであり、その並列分枝数は２である。

図１３に示す等価トレリスに基づいて、ビタビアルゴリズムを利用して、信号検出を行うことができる。

また、図１３に示す等価トレリスにおいて、分枝総数の計算式は式（６）に示すようである。

状態数×各状態数から遷移可能な状態数×並列分枝数
=３２×８×２=５１２ （６）
公式（６）の計算結果から分かるように、ビタビアルゴリズムを利用して検出を行う場合に、該５１２個の分枝のメトリックを計算する必要があり、その計算複雑度は非常に大きい。実際に、該方式において、基本コードワードの数はただ８だけで、位相の値も８つだけであるので、コードワードの総数は８×８=６４しかない。すなわち、ビタビアルゴリズムを利用して検出を行うとき、実際に６４個の分枝のみのメトリックを計算することが必要となり、その他の５１２-６４=４４８個の分枝のメトリックは、計算する必要がなく、該４４８個の分枝のメトリックは、該６４個の分枝メトリックから直接得ることができる。したがって、本発明の方式（１）におけるデータ受信側においては、計算する必要のある６４個の分枝を標記して、該６４個の分枝のみのメトリックを計算してもよい。その他の分枝のメトリックは、この６４個の分枝のメトリックから直接得ることができる。このようにして、ビタビアルゴリズムを利用して検出を行う際の計算複雑度を大幅に低下させる。

本発明の方式（１）におけるユークリッド距離は、トレリスに基づいて計算することができる。該ユークリッド距離は、トレリス上の「並列分枝の最小ユークリッド距離」及び「パスの最小ユークリッド距離」のうちの小さい方に等しい。そのうち、並列分枝の最小ユークリッド距離は、同一出発状態から始まり、かつ同一目的状態に到達する異なる分枝間の最小ユークリッド距離であり、パスの最小ユークリッド距離は、同一出発状態から始まり、かつ同一目的状態に到達する異なるパス間の最小ユークリッド距離である。本発明の方式（１）において、トレリス上の並列分枝とパスの最小ユークリッド距離はともに３２であるので、本発明の方式（１）における最小ユークリッド距離は３２である。従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式における最小ユークリッド距離が１６であることに対して、本発明の方式（１）における最小ユークリッド距離は、その２倍になった。

従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）において、４つのデータビットを入力するたびに一つのＣＣＫコードワードを出力する。したがって、本発明の方式（１）において、ユークリッド距離を増大させるが、データレートは低下させない。本発明の方式（１）においてデータレートが低下されなかったのは、主に、本発明の方式（１）においてコードワード集合を増大させたからである。たとえば、従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式において、コードワード集合は、１６個のコードワードを含むが、本発明の方式（１）において、そのコードワード集合は全部で６４個のコードワードを含む。コードワード集合の増大は、トレリス符号化の冗長導入によるデータレートの低下を補償した。

上記本発明の方式（１）は、システムデータレートを５.５Ｍｂｐｓに保証するとともに、最小ユークリッド距離を増大させ、これによりシステム性能を向上させた。次に、本発明の方式（２）を説明する。該方式は、システムデータレートを１１Ｍｂｐｓに保証するとともに、システムの最小ユークリッド距離を増大させる。

従来TCCS技術におけるデータレートの低下に対する分析を通じて分かるように、ＴＣＣＳ技術は、データレートに影響を与えるトレリス符号化を導入し、しかも、採用するフルコードワード集合はただ２５６個のコードワードを含む。コードワードを増大させることにより、コードワードが携帯する情報量が大きくなるので、データレートを増大させることができる。したがって、本発明の方式（２）においては、コードワード集合を増大させ、入れ子式のＴＣＣＳを採用する解決方法を提出した。次に、本発明の方式（２）の具体的な実現方式について説明する。

本発明の方式（２）において、位相集合は、依然として、ＣＣＫ １１Ｍｂｐｓにおける4つの値の位相集合

を採用する。本発明の方式（２）において、さらに、一つ以上のコードワード集合を設計することが必要である。各コードワード集合は、２５６個のコードワードを含み、すべての集合のコードワードはそれぞれ異なり、且つ各集合は、図７に示すような基本コードワード集合分割を行うことができ、すなわち、分割して得られた各集合は、一つの基本コードワード集合を含み、基本コードワード集合は、６４個のコードワードを含み、且つ、この６４個のコードワードは、８つの部分集合に分割され、各部分集合は、８つの互いに直交するコードワードを含む。具体的に、4つのコードワード集合、すなわち、

を設計してもよい。

いずれかの方法によって上記コードワードを取得してもよく、上記条件に満たせばよい。本発明の方式（２）においては、公式（７）により採用するコードワードを計算し、公式（８）を用いて、４つのコードワード集合を生成する設計方式を提出する。

そのほか、送信機が符号化器の出力に基づいて一つのコードワード集合を選択するように、コードワード集合と符号化器のトレリス符号化出力との対応関係を設定する必要がある。また、送信機が符号化器の出力に基づいて一つの基本コードワード部分集合を選択するように、符号化器のトレリス符号化出力と各コードワード集合を分割して得られた基本コードワード部分集合との対応関係を設定する必要がある。また、直列/並列変換により得られた並列データと基本コードワード部分集合の基本コードワードとの対応関係を設定する必要がある。さらに、直列/並列変換により得られた並列データと位相値との対応関係を設定する必要がある。

さらに、図１４に示すように、本発明の方式（２）においては、入れ子式のＴＣＣＳ送信機構成を設計した。該送信機は、外部トレリス符号化構成と内部トレリス符号化構成を有してもよい。外部トレリス符号化構成は、設計されたコードワード集合

の選択に用いられ、内部トレリス符号化構成は、コードワード集合のコードワードの選択に用いられる。

次に、該送信機の処理フローを具体的に説明する。

ステップAにおいて、送信機は、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより８列の並列データを取得し、ｄ７を１組とし、ｄ０〜ｄ６をもう１組とする。

ステップBにおいて、ｄ７に対してトレリス符号化を行い、符号化器の出力及び予め設定されたコードワード集合と符号化器の出力との対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合

とする。

コードワード集合が選定された後、以降の処理は、該コードワード集合

において行われる。

ステップCにおいて、d０〜d６のうちのd２d３に対してトレリス符号化を行い、符号化器の出力及び予め設定された基本コードワード集合と符号化器の出力との対応関係を利用して、選択されたコードワード集合

の中から、一つの基本コードワード部分集合

を選択し、さらに、d４d５d６及び予め設定された基本コードワードと並列データとの対応関係を利用して、該基本コードワード部分集合

から一つの基本コードワードを選択し、さらに、d０d１及び予め設定された位相と並列データとの対応関係を利用して、位相集合

から一つの位相を選択する。

ステップDにおいて、ステップCで選択された位相を利用して、ステップCで選択された基本コードワードを回転させることにより、最後の出力コードワードを取得し、該出力コードワードをデータ受信側へ送信する。

図１４に示すように、該装置に含まれる送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールにより、上記処理を実現することができる。具体的に、これらのモジュールは、それぞれ下記処理を行う。

データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより８列の並列データを取得し、そのうちの一つのデータを第１組のデータとし、残り７つのデータを第２組のデータとし、さらに上記２組のデータを入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信する。

入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、第１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、第２組のデータのうちの2つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、選択されたコードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り5つのデータのうちの3つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の2つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された4つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された基本コードワード及び位相をコードワード処理モジュールへ送信する。

コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワードを回転させることにより出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力する。

図１４に示すように、上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとをさらに含み、そのうち、
外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第１組のデータを受信し、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、さらに、選択されたコードワード集合を内部トレリス符号化モジュールへ送信する。

内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第２組のデータ及び外部トレリス符号化モジュールから送信されたコードワード集合を受信し、第２組の2つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、上記コードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り5つのデータのうちの3つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の2つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された4つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された位相及び基本コードワードをコードワード処理モジュールへ送信する。

データ受信側において、データ送信側から送信された出力コードワードを受信すると、ビタビアルゴリズムを採用してそれに対して検出を行う。ビタビアルゴリズムが単一のトレリス検出に適合するに対して、本発明の方式（２）においては、外部コードワードトレリスと内部コードワードトレリスの2つの入れ子式トレリスを有するので、本発明の方式（１）と同じように、受信側は、検出を行う前に、該2つの入れ子式トレリスを一つの仮想トレリスに等価させる必要がある。

具体的に、本発明の外部コードワードトレリスと内部コードワードトレリスは、図１５に示すように、外部コードワードトレリスは、８状態のトレリスであり、並列分枝数は３２であり、すなわち、各線が３２個の並列分枝を示し、内部コードワードトレリスは、４状態のトレリスであり、並列分枝数は１である。ビタビアルゴリズムを採用して受信信号に対して検出を行うために、本発明の方式（２）における受信側は、この2つのトレリスを一つの仮想トレリスに等価させることが必要である。すなわち、１）等価仮想トレリスの状態は、取り得るすべての2つのトレリス上の状態の組み合わせを示すことができる。２）等価仮想トレリスの分枝は、取り得るすべての2つのトレリス上の状態遷移を示すことができる。具体的に、aで外部コードワードトレリスの状態を示し、bで内部位相トレリスの状態を示し、aとbの組み合わせで等価トレリスの状態を示し、そして、分枝を採用して、状態遷移の可能性のある状態を繋がることにより、等価トレリスを得ることができる。該等価トレリスは、図１３に示すように、３２個の状態を含むトレリスであり、その並列分枝数は３２である。すなわち、図１３における各線は、３２の並列分枝を示す。

図１３に示す等価トレリスに基づいて、ビタビアルゴリズムを利用して信号の検出を行うことができる。

また、本発明の方式（２）で得られる等価トレリスにおいて、同様に、計算量が大きいという問題が存在する。公式（９）の計算結果から分かるように、ビタビアルゴリズムを利用するためには、８１９２個の分枝のメトリックを計算する必要があるので、計算複雑度が非常に大きい。

状態数×各状態数から遷移される状態数×並列分枝数
=３２×８×３２=８１９２ （９）
実際に、該方式において、コードワード集合の数は４であり、各集合におけるコードワードの数は２５６であるので、コードワードの総数は４×２５６=１０２４である。明らかに、この８１９２個の分枝に、大量の重複分枝が存在する。すなわち、複数の分枝が同一のコードワードに対応する。したがって、この点を利用して複雑度を低下させることができる。たとえば、ビタビアルゴリズムを利用して検出を行うときに、１０２４個の分枝のみのメトリックを計算すればいいし、その他の８１９２-１０２４=７１６８個の分枝のメトリックは、計算する必要がなく、直接得ることができる。したがって、本発明の方式（２）は、計算する必要のある１０２４個の分枝を標記して、該１０２４個の分枝のみのメトリックを計算してもよい。このようにして、ビタビアルゴリズムを利用して検出を行う際の計算複雑度を大幅に低下させることができる。

本発明の方式（２）におけるユークリッド距離も、同じように、トレリスに基づいて計算することができる。該ユークリッド距離は、トレリス上の「並列分枝の最小ユークリッド距離」及び「パスの最小ユークリッド距離」のうちの小さい方に等しい。また、本発明の方式（２）において、並列分枝とパスの最小ユークリッド距離はともに１６であるので、本発明の方式（２）における最小ユークリッド距離は１６である。従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式において最小ユークリッド距離が８であることに対して、本発明の方式（２）における最小ユークリッド距離は、２倍になった。

本発明の方式（２）において、最小ユークリッド距離を増大させたが、データレートは低下させなかった。具体的に、図８から分かるように、ＴＣＣＳ方式において、６つのデータビットを入力するたびに一つのＣＣＫコードワードを出力し、図５から分かるように、従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓにおいて、８つのデータビットを入力するたびに一つのＣＣＫコードワードを出力するが、図１４から分かるように、本発明の方式（２）においても、８つのデータビットを入力するたびに一つのＣＣＫコードワードを出力する。したがって、データレートは、ＴＣＣＳ方式においては低下されたが、本発明の方式（２）においては低下されなかった。上記に記載したように、データレートが本発明の方式（２）において低下されなかったのは主に、本発明の方式（２）においてコードワード集合が増大されたからである。従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式とＴＣＣＳ方式において、そのコードワード集合は全部で２５６個のコードワードを含むが、本発明の方式（２）において、そのコードワード集合は全部で１０２４個のコードワードを含む。コードワード集合の増大は、トレリス符号化の冗長導入によるデータレートの低下を補償した。

表３においては、本発明による方式（１）と方式（２）及び従来伝送方式のユークリッド距離を比較する。表３に示すユークリッド距離の比較結果により、本発明における2つの方式が、ユークリッド距離を増大したことがわかる。

上記実施例は、本発明の方式の好ましい実施例に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。

従来のＣＣＫ６４とＣＣＫ２５６の関係を示す図である。 従来の相補コードシーケンスの生成を示す図である。 従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式において採用される基本コードワード集合、フルコードワード集合と、ＣＣＫ６４、ＣＣＫ２５６との関係を示す図である。 従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式における送信機の構成を示す図である。 従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式における送信機の構成を示す図である。 図6ａは、従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式における相関行列を示す図である。図6ｂは、従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式における相関行列を示す図である。 従来のＴＣＣＳ方式における基本コードワード集合、フルコードワード集合と、ＣＣＫ６４、ＣＣＫ２５６との関係を示す図である。 従来のＴＣＣＳ方式における送信機の構成を示す図である。 本発明の方式（１）における基本コードワード集合の選択と分割を示す図である。 本発明の方式（１）における位相集合の選択と分割を示す図である。 本発明の方式（１）における送信機の構成を示す図である。 図１２ａは、本発明の方式（１）における外部コードワードトレリスを示す図である。図１２ｂは、本発明の方式（１）における内部コードワードトレリスを示す図である。 図１２ａと１２ｂに示す2つのトレリスを等価させた後のトレリスを示す図である。 本発明の方式（２）における送信機の構成を示す図である。 本発明の方式（２）における外部コードワードトレリスを示す図である。図１５ｂは、本発明の方式（２）における内部コードワードトレリスを示す図である。 従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）におけるデータパケットの誤り率性能の比較図を示す。 従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）における制御パケットの誤り率性能の比較図を示す。 従来のＣＣＫ ５.５Ｍｂｐｓ方式と本発明の方式（１）におけるデータパケットの周波数利用効率の比較図を示す。 従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式、ＴＣＣＳ方式及び本発明の方式（２）におけるデータパケットの誤り率性能の比較図を示す。 従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式、ＴＣＣＳ方式及び本発明の方式（２）における制御パケットの誤り率性能の比較図を示す。 従来のＣＣＫ １１Ｍｂｐｓ方式、ＴＣＣＳ方式及び本発明の方式（２）におけるデータパケットの周波数利用効率の比較図を示す。

Claims (18)

1. 本発明のデータ伝送方法において、
   互いに直交する８つの基本コードワードを選択し、前記各基本コードワードがそれぞれ一つの基本コードワード部分集合を形成し、送信データのトレリス符号化出力に対応して基本コードワード部分集合が一意に設定され、
   さらに２つの異なる位相値と，４つの異なる位相部分集合が設定され、送信データのトレリス符号化出力に対応して前記位相部分集合が一意に設定され、同時に直列/並列変換により得られた送信データの一部と前記位相値との対応関係が設定され、
   該方法は、さらに、
   データ送信側において、入力された直列データに対して直列/並列変換を行うことにより、４列の並列データを取得し、さらに、該４列のデータ列を２組に分けるステップａと、
   そのうちの１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、８つの基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、もう１組のデータのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、４つの位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、該組のもう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して一つの位相値を選択するステップｂと、
   選択された前記位相値は，前記位相部分集合における位相点を特定するのに利用され、前記位相点を用いて選択された基本コードワード部分集合のコードワードを回転させることにより、出力コードワードを取得し、さらに、上記出力コードワードをデータ受信側へ送信するステップｃと
   を含むことを特徴とするデータ伝送方法。
2. 上記互いに直交する８つの基本コードワードを選択することは、ＣＣＫ６４から８つの直交する基本コードワードを任意に選択することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記互いに直交し、それぞれが一つの基本コードワード部分集合を構成する８つの基本コードワードを選択する処理は、ＣＣＫ６４を８つの部分集合に分割し、分割して得た上記８つの部分集合から一つの部分集合を選択し、該部分集合の８つの基本コードワードを８つの基本コードワード部分集合に分割することであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. ２つの異なる位相値を含み、且つそれぞれが異なる位相部分集合を４つ設定する処理は、位相値がそれぞれ異なる８つの位相を含む位相集合を設定し、そして、上記位相集合を分割して４つの位相部分集合を得ることであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 各上記位相部分集合における２つの位相値の差はπであることを特徴とする請求項１或いは４に記載の方法。
6. 上記８つの値の位相集合は、
   

   

   であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
7. さらに、
   データ受信側において、上記コードワードと位相のトレリスを一つの仮想トレリスに等価させ、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出するステップｄを含み、
   そのうち、仮想トレリスの状態は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態の組み合わせを示すことができ、且つ仮想トレリスの分枝は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態遷移を示すことができることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 上記ステップｄにおいて、
   上記データ受信側において、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出することは、計算を通じて、仮想トレリスのすべての分枝の分枝メトリックを求めることであり、
   上記ステップｄにおいて、さらに、仮想トレリスにおける、計算する必要のある６４個の分枝を標記し、且つ、該６４個の分枝のみのメトリックを計算し、該６４個の分枝のメトリックにより、その他の分枝のメトリックを得ることを含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. データ伝送装置において、
   該装置には、８つの基本コードワード部分集合が設定されており、各基本コードワード部分集合は一つの基本コードワードを含み、且つ、該８つの基本コードワード部分集合のすべての基本コードワードは互いに直交し、さらに送信データのトレリス符号化出力と基本コードワード部分集合との対応関係が設定されており、さらに、該装置には、４つの位相部分集合が設定されており、各位相部分集合は２つの異なる位相値を含み、且つ、すべての位相部分集合がそれぞれ異なっており、さらに送信データのトレリス符号化出力と位相部分集合との対応関係、及び直列/並列変換により得た並列データと位相部分集合の該当位相値との対応関係が設定されており、
   該装置は、送信機をさらに備えており、上記送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールをさらに備え、そのうち、
   データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、４列の並行データを取得し、上記並行データを２組に分けて入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信し、
   入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、そのうちの１組のデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、また、もう一組のデータのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合及び位相値をコードワード処理モジュールへ送信し、
   コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワード部分集合のコードワードを回転させることにより出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力することを特徴とするデータ伝送装置。
10. 上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとを含み、そのうち、
    外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された１組のデータを受信し、該組のデータに対してトレリス符号化を行い、 上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての基本コードワード部分集合から一つの基本コードワード部分集合を選択し、さらに、選択された基本コードワード部分集合をコードワード処理モジュールへ出力し、
    内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信されたもう１組のデータを受信し、該組データのうちの一つのデータに対してトレリス符号化を行い、上記トレリス符号化出力及び設定された対応関係を利用して、すべての位相部分集合から一つの位相部分集合を選択し、もう一つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された位相部分集合から一つの位相値を選択し、さらに、選択された位相値をコードワード処理モジュールへ送信することを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. データ伝送方法において、４つの値の位相集合を設定し、
    さらに、一つ以上のコードワード集合を設定し、各コードワード集合は、２５６個のコードワードを含み、すべての集合におけるコードワードはそれぞれ異なり、且つ、各集合は、基本コードワード集合の分割を行うことができ、さらに、コードワード集合とトレリス符号化出力との対応関係、コードワード集合を分割して得られた基本コードワード部分集合とトレリス符号化出力との対応関係、及び直列/並列変換により得られた並列データと基本コードワード部分集合の基本コードワードとの対応関係を設定し、
    該データ伝送方法は、さらに、
    データ送信側において、入力された直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、８列の並列データを取得し、そのうちの一つのデータを第１組のデータとし、残り７つのデータを第２組のデータとするステップAと、
    第１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、第２組の２つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、選択されたコードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組における残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、さらに、第２組における最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択するステップＢと、
    選択された位相を利用して、選択された基本コードワードを回転させることにより、最後の出力コードワードを取得し、該出力コードワードをデータ受信側へ送信するステップCと
    を含むことを特徴とするデータ伝送方法。
12. 上記４つの値の位相集合は、
    

    

    であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 上記一つ以上のコードワード集合を設定することは、４つのコードワード集合を設定することであることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 設定されるコードワード集合は、以下の2つの公式
    

    

    を利用して求め、
    ここで、
    

    

    は、入力パラメータであることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
15. 該方法は、さらに、
    データ受信側において、上記コードワードと位相のトレリスを一つの仮想トレリスに等価させ、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出するステップＤを含み、そのうち、得られた仮想トレリスの状態は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態の組み合わせを示すことができ、且つ仮想トレリスの分枝は、上記コードワードと位相のトレリスのすべての状態遷移を示すことができることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 上記ステップＤにおいて、上記データ受信側は、得られた仮想トレリスに基づき、ビタビアルゴリズムを利用して、受信したコードワードを検出することは、計算を通じて、前記仮想トレリスのすべての分枝の分枝メトリックを求めることであり、
    上記ステップＤは、さらに、仮想トレリスにおいて、計算する必要のある１０２４個の分枝を標記し、且つ、該１０２４個の分枝のみのメトリックを計算し、該１０２４個の分枝のメトリックにより、その他の分枝のメトリックを得ることを含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. データ伝送装置において、
    該装置には、４つの値の位相集合が設定されており、さらに、一つ以上のコードワード集合が設定されており、各コードワード集合は、２５６個のコードワードを含み、すべての集合におけるコードワードはそれぞれ異なり、且つ、各集合は、基本コードワード集合の分割を行うことができ、さらに、コードワード集合とトレリス符号化出力との対応関係、コードワード集合を分割して得られた基本コードワード部分集合とトレリス符号化出力との対応関係、及び直列/並列変換により得られた並列データと基本コードワード部分集合の基本コードワードとの対応関係が設定されており、
    該装置は、送信機をさらに備え、上記送信機は、データ受信モジュール、入れ子式トレリス符号化モジュール及びコードワード処理モジュールをさらに備え、そのうち、
    データ受信モジュールは、直列情報を受信し、上記直列情報に対して直列/並列変換を行うことにより、８列の並列データを取得し、そのうちの一つのデータを第１組のデータとし、残り７つのデータを第２組のデータとし、さらに上記２組のデータを入れ子式トレリス符号化モジュールへ送信し、
    入れ子式トレリス符号化モジュールは、２組のデータを受信し、第１組のデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、第２組の2つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、選択されたコードワードを分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された基本コードワード及び位相をコードワード処理モジュールへ送信し、
    コードワード処理モジュールは、受信した位相値を利用して、受信した基本コードワードを回転させることにより、出力コードワードを取得し、上記出力コードワードをデータ受信側へ出力することを特徴とするデータ伝送装置。
18. 上記入れ子式トレリス符号化モジュールは、外部トレリス符号化モジュールと内部トレリス符号化モジュールとを含み、そのうち、
    外部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第１組のデータを受信し、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、すべてのコードワード集合から一つを選択して今回伝送するコードワード集合とし、さらに、選択されたコードワード集合を内部トレリス符号化モジュールへ送信し、
    内部トレリス符号化モジュールは、データ受信モジュールから送信された第２組のデータ及び外部トレリス符号化モジュールから送信されたコードワード集合を受信し、第２組の2つのデータに対してトレリス符号化を行い、該符号化後の出力及び設定された対応関係を利用して、上記コードワード集合を分割して得られたすべての基本コードワード部分集合の中から、一つの基本コードワード部分集合を選択し、第２組の残り５つのデータのうちの３つのデータ及び設定された対応関係を利用して、選択された基本コードワード部分集合から一つの基本コードワードを選択し、第２組の最後の２つのデータ及び設定された対応関係を利用して、設定された４つの値の位相集合から一つの位相を選択し、さらに、選択された位相及び基本コードワードをコードワード処理モジュールへ送信することを特徴とする請求項１７に記載の装置。

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